材料做的。橡胶材料在航空工业中也是这样，应用非常广泛。不光是我们一眼就能看到的起落架机轮是橡胶做的，实际上还有我们表面看不到的、成千上万的橡胶制品应用在飞机的各个地方，可以说橡胶材料在航空装备上无处不在，而且是不可缺少、不可替代的重要配套材料。
航空装备离不开橡胶
航空装备为什么离不开橡胶呢？我们知道，人要在高空中生存和工作，首先必须具备维持生命的基本条件，如一定的氧气密度、环境温度和可承受的振动、噪声限度等。随着飞行高度的增加，氧气密度和温度都在急剧下降，当高度超过6 000米时，空气中的氧气压力（分压值）就会低于人类呼吸的最低允许值（0.62～0.66）×104帕，此时人就会感到缺氧，思维能力和机体功能开始被破坏，进入生命的危险区域；而飞行高度超过10 000米，环境温度将降至-56.5℃，长期处于过冷状态，人会因血液系统停滞而死亡。所以，高空飞行时必须有气密座舱，并配置氧气增压、加温装置以及空调系统，因此座舱和各系统管路都离不开密封技术。
一架远程飞机要带大量的燃料，如果起飞重量为180吨，其中燃料贮量就会有100吨以上。这么多燃料都贮存在机翼、机身的结构空间内，这需要用密封剂（液体橡胶）将机翼和机身未占用结构空间封闭起来贮存燃油，形成机翼、机身整体油箱。此外，液压、冷气、氧气、润滑系统都装配大量密封件，保证操纵系统有效地执行其功能。
大功率的航空发动机会产生强烈的振动和噪声，从而造成受力结构的多级共振，仪器和仪表失灵，机械零部件疲劳破坏，并损害人的神经系统，使人疲劳、烦躁和器官病变。所以泄漏、振动和噪声对航空装备带来的后果是灾难性的。
为了解决这些问题，设计人员自然而然地想到了橡胶材料。橡胶的发现和使用已有几个世纪，人们最早是从湿热雨林中生长的三叶树、银色菊等灌木、藤本植物采集流出的乳桨，经凝固、干燥和烟熏得到一种褐色黏稠物，成为天然橡胶。将这种树胶的凝固物溶于松节油和酒精内配成橡胶液涂覆在织物上制造成雨靴、雨衣等防水制品。19世级末期美国人固特异（Goodyear）发现将硫黄粉掺入这种褐色凝固物内，在日光下曝晒几小时后其表面不再发粘，而变成平滑又有弹性的固体，这个过程称为硫化。技术的进步扩展了天然橡胶的用途，先后研制出各种交通工具用的轮胎、胶管、胶鞋、胶板等工业和日用品。最初，橡胶使用于飞机，有轮胎、减振垫、密封垫片、胶管、供氧面罩和救生服等。随着武器装备的发展，原来的天然橡胶，在数量和性能上已远不能满足需求，因而各国都开始了合成橡胶的研究。特别是在第二次世界大战期间，橡胶已成为一种非常重要的战略物质。各国的化学家纷纷采用含有不同特征的官能团（基团），如氯、氰基、乙烯基、巯基、异氰酸基、羟基、烷氧基等单体合成出丁钠、氯丁、丁腈、丁苯、聚硫等橡胶。这些橡胶在耐热、耐老化、耐油介质等方面比天然橡胶好得多，因而合成橡胶迅速被应用到了飞机的氧气、油介质系统的密封、减振降噪、电气绝缘等方面，促进了航空装备的发展。
橡胶的使用遍布于飞机的各个系统，其中包括飞机救生防护系统的氧气面罩、输氧波纹管和控压膜片以及橡胶织物制成抗荷服、代偿服、救生艇；机电系统的液压泵、电磁阀、作动筒内密封件，管线紧箍件、蓄压器胶囊；环境控制系统的引气胶管、座舱气密胶带、压力调控活门件、敏感薄膜；机轮刹车系统的轮胎、胶管；燃油系统的输油胶管、橡胶软油箱、机翼和机身整体油箱；惯导系统仪表减振垫、直升机旋翼系统的弹性轴承和阻尼器；以及舱门、舷窗等外露系统使用的密封型材等等。据统计，一架飞机使用橡胶制品达8 000～13 000项（其重量约300～500千克），密封胶超过1吨，所以橡胶是航空装备不可缺少、不可替代的重要配套材料。
航空橡胶的大神通
橡胶为什么有密封、减振功能呢？这要从它的分子结构说起。无论天然或合成橡胶都是高分子聚合物，其分子是由千万个结构相同的链节聚合成线性的大分子。就说天然橡胶，它是由1.5～2万个异戊二烯单体连成的大分子，细长的分子链呈卷曲状态，受应力作用时卷曲分子链被拉长，可产生原长度10倍以上的变形，去除应力后其回缩至初始状态形成橡胶独有的高弹性变形。橡胶的微观结构像一团乱棉纱，每个细长大分子带有许多官能团。这些基团在化学药剂（硫化剂）的作用下可以相互交联（硫化），使生胶线团结构转化成网状结构。分子链的化学交联点和大分子链间物理的缠结，限制了橡胶大分子整体流动，而交联点间分子链段仍处于热运动状态，在应力作用下链段运动要克服分子间内摩擦，使外加的机械能转变成热能而损耗。橡胶的低模量、大变形，分子间内摩擦使机械能转变成热能而耗散——这就是橡胶具有密封、减振降噪功能的主要原因，也是区别其它材料的最大特点。
航空装备有许多零部件是用于贮存和传输流体的（如燃油），零件间连接处的间隙就是泄漏通路，借助橡胶的弹性使连接件紧密贴合，堵塞间隙、阻止流体渗出和逃逸，就起到了密封作用。由于零件间连接形式不同，采用的密封结构也有较大差异。两个零部件相对静止间隙的密封称固定密封，采用各种截面形状密封件很多，有圆形、矩形、蕾形、V形的密封圈和垫片等。两个有相对运动的零部件间隙的密封称活动密封，如液压系统伺服机构作动筒活塞头和杆可采用圆截面O形圈密封，油泵的旋转轴用唇形皮碗（油封）密封件。舱体、门窗、口盖结构则是采用各种截面形状的橡胶型材，借助型材凸缘、空腔的弹性压紧在被密封表面形成的接触应力起密封作用。战斗机座舱采用充气密封胶带，充气后胶带凸起压在机身的边框内，保证座舱的气密性；放气后胶带恢复至原形状，座舱与机身出现间隙很容易打开座舱。这些密封作用是在过盈配合下橡胶被压缩，其弹性恢复对密封表面形成接触应力保证流体不会泄漏。对于飞机的成形板材、加强肋和桁条通过铆接、螺栓连接和焊接组装的结构件，其形状复杂、尺寸大，很难用橡胶密封件进行密封，而用密封剂涂覆在接口的缝内和表面经室温硫化，形成粘附在接口间的弹性胶膜，就可达到密封作用。如果零部件刚度大、变形小，可在金属结构件上加工出沟槽，在沟槽内充填不硫化密封剂（俗称腻子）叫做沟槽密封。这种密封形式应用十分广泛，除飞机客舱和整体油箱、宇宙飞船壳体结构外，火车和船舶厢体、房屋建筑、污水处理沉淀池密封等，都采用膏状密封剂涂覆到接触的结构表面和间隙内，借助优异的粘接力确保结构密封。
另外，由于航空发动机功率增大，会带来强烈的振动和噪声。最初主要采用垫橡胶板隔离振源，用羊毛毡降低噪声。为了进一步提高减振降噪效果，当前采用粘弹阻尼器、液弹阻尼器吸收振动能，而直升机旋翼系统为消除振动和噪声，常采用橡胶与金属件复合的弹性轴承和频率匹配器。隔离振源、消除共振多用各种结构形状的仪表减振垫。在薄壳结构表面贴覆约束阻尼片，借助粘弹胶层与铝箔间剪切变形以耗损薄壁振动能，即降低飞机蒙皮高频噪声，并可提高疲劳寿命。为了创造一个安静舒适的环境，还用多孔疏松纤维毡和橡胶黏合剂制成隔音板，贴附于舱体壁上，以吸收振动减小噪声的干扰。
由此可见，橡胶材料的应用尤以航空装备使用的密封结构最为典型，且具有多样性，而且仍在不断发展进步。
航空橡胶是怎样炼成的？
橡胶是怎么加工成制品和密封剂的呢？随着分子量增高，橡胶有固态和液态之分。平均分子量大于5×105是固状物，用于制造各种橡胶制品；平均分子量低于104时是黏稠液体，用于生产密封剂。从橡胶制作成橡胶制品要经过一系列的工艺过程：首先在炼胶机上进行塑炼，以提高生胶的可塑性，然后加入各种填料、防老剂、增塑剂、硫化剂、硫化促进剂等组分，混炼成胶料。这种混炼胶经成形和硫化制成制品。许多制品如轮胎、胶布、胶管和封严皮碗还含有织物或金属骨架，以进一步提高制品的强度和刚性。
密封剂又分为硫化型和不硫化型，硫化型又分为单组分和多组分型。单组分室温硫化密封剂是将黏稠的液体橡胶经加温、减压，脱出聚合物中挥发物和残留的水分，其后加入经干燥处理的填料、增黏树脂、硫化剂、促进剂，在完全密闭的容器内进行高速搅拌混合、分散均匀后封装。使用时，打开封装口后即进行涂覆密封操作。双、多组分室温硫化密封剂是液体橡胶和除催化剂外的配合剂组成一个组分，硫化催化剂为另一组分混合搅拌、分散均匀，分别进行封装配套供应。使用前，按密封剂各组分的配比称量混合均匀，涂覆在密封部位，在室温下经24～72小时后，密封剂硫化成具有弹性和粘附力的胶膜。
当前航空装备使用的橡胶类型十分广泛。橡胶性能是用标准试验方法对硫化胶进行测定的，用硫化胶的力学性能和热老化、浸泡介质前后性能的变化，评定材质的优劣。力学性能包括拉伸强度、定伸应力、扯断伸长率和扯断永久变形。材料的力学性能是相互关联的，如硫化胶硬度越高，通常其强度也比较大，而伸长率比较小，耐磨性较好，低温性能较差，但能承受高压下抗挤压破坏，适用于制造高压流体环境下的密封零件；反之亦然。力学性能是橡胶的基本性能，如果胶料的强度低于10兆帕就不适于制造活动密封件，容易在运动时被剪断。硬度太低，难以抵抗高压流体的挤压作用，不适做高压密封环境的密封件。力学性能是选择胶料首先要考虑的问题，也是使用可靠性、密封能力的重要基础。
材料在使用中，经常会遇到高温、低温或接触各种腐蚀性的介质，对这些环境的适应性可用低温性能、耐油或耐老化性能指标来衡量。如脆性温度是指试样在低温下受到一定载荷的冲击下出现破裂的最高温度，用于比较不同胶料在冲击载荷下的柔软性。又如耐寒系数指标是将试样在室温下压缩到一定变形量（20%或30%），然后在规定温度下冷冻，再卸除负荷后让其在低温下恢复。恢复量与压缩量之比称压缩耐寒系数，系数越大表示低温下橡胶弹性恢复能力越强，这对评定橡胶低温密封能力是很有价值的。
近20年来又出现了许多新的合成橡胶，如改善低温性能的氟醚橡胶、耐强氧化剂（甲基肼、四氧化二氮）的全氟醚橡胶、耐高温辐射的苯基硅橡胶、-120℃具有弹性的二乙基硅橡胶，有导电磁屏蔽、阻燃防火功能的胶料和提高了耐热性的改性聚硫和聚硫代醚液体橡胶等。
根据航空装备的发展需要，对橡胶的要求也会不断发展，如要求有更好的耐热、耐低温性能。预计未来飞机和发动机周围的工作温度范围为-55℃～350℃、整体油箱为-55℃～230℃；对密封介质和工作环境有良好的相容性，耐潮湿、盐雾、霉菌，对金属无腐蚀性；胶料的性能向高阻尼、高绝缘、阻燃无毒多功能化发展；航空橡胶制品要重量轻、强度高、成本低、使用寿命长（战斗机达3 000小时、客机不少于30 000小时），这些可以看做是未来对航空橡胶材料的新要求和发展趋势。
此外，航空装备的工作环境千差万别，而橡胶的品种繁多、性能各异，正确选择橡胶对飞行的安全可靠性十分重要，而选用橡胶也要考虑工作状态、使用温度和接触的介质等因素。任何装备要想解决好密封和减振问题，必须选择优质橡胶、合理的结构形式和精准的配合，才会取得事半功倍的效果。
责任编辑：思空
